生态学模型建构.ppt

* 生态学模型建构 在近5年的浙江高考生物题中，生态学的试题都出现在选择题中(6分），其中有4年题干借助“数学模型”呈现，并涉及模型的解读、模型的建构、模型的转换等。 2014考试说明的要求 I （2）群落的演替 I （1）群落的结构 3-5 群落 I （2）生态系统中的生产量和生物量 II （1）生态系统的结构 3-6 生态 系统 II （3）生态系统中能量流动和物质循环的基本规律及应用 （4）生态系统的稳态及其调节 （3）种群的数量波动及调节 （2）种群的增长方式 （1）种群特征 II I II I 3-4 种群 要求 知识内容 一、建构种群增长模型的方法 在营养和生存空间没有限制的情况下，某1个细菌每20分钟分裂繁殖一代。讨论：n代细菌数量的计算公式？ Nn＝２n 将数学公式（Nn＝2n）变为曲线图 细菌数量 180 160 140 120 100 80 60 40 20 时间分钟 2 4 8 16 32 64 128 256 512 思考1：同数学公式相比，曲线图表示的模型有什么优点？有什么局限性？ 时间 数量 Nn=2n,N代表细菌数量，n代表“代”。 优点：能更直观地反映出种群数量的增长趋势。 局限性：曲线图表示的数学模型不够精确。 观察研究对象，提出问题 提出合理的假设 通过进一步的实验或观察等，对模型进行检验或修正 根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达 细胞每20min分裂一次 资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响 Nn＝２n 观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正 数学模型 用来描述一个系统或它的性质的数学形式．建立数学模型一般包括以下步骤： 存在环境阻力——— 　　自然条件（现实状态）——食物等资源和空间总是有限的，种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。 A A 种群数量达到K值时， 种群— 增长停止 种群数量在 K/2值时， 种群— 增长最快 种群数量小于K/2值时 种群— 增长逐渐加快 种群数量大于K/2值时 种群— 增长逐渐减慢 种群增长速率 种群增长率 有无K值 建立模型 模型假设 S型增长曲线 J型增长曲线 项目 食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等 无 不变 逐渐增大 食物和空间条件有限 有（K值为环境容纳量） 逐渐减小 先增大后减小 A 增长率=增长数量/初始数量=出生率-死亡率 增长速率=增长数量/时间=曲线的斜率 例题1：如图为两种生物种群的生长曲线，以下说法错误的是 A．按甲曲线增长的种群无K值，无种内斗争，增长率始终不变 B．按乙曲线增长的种群，到a点后种内斗争最为激烈，且增长率为零 C．按乙曲线类型增长的不同种群，在同一环境下，b点时的增长速率 不同，但均为最小值 D．甲曲线发生在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想条件下 分解者 次级消费者 初级消费者 CO2 请标出下列碳循环模型的成分及生理过程 生产者 光合作用 呼吸作用 呼吸作用 分解作用 呼吸作用 二、建构碳循环模型 金字塔模型 家禽 人 农作物 能量流动特点：单向流动、逐级递减 太阳能 热能 三、能量流动模型的解读与转换 模型深入解读 农作物 分解 呼吸 未利用 太阳能 下一营养级 思考2：生态系统某营养级生物生产的有机物，除了“呼吸消耗”、“流入下一营养级”、“分解者分解”之外，还可能以哪些形式存在？ ①生物量；②土壤腐殖质；③化石燃料 未利用 ≈ 生物量 + 土壤腐殖质+ 化石燃料 同化量 ＝ 呼吸消耗 + 分解者分解 + 流入下一营养级 + 未利用 说明1：若为生产者，同化的能量就为总初级生产量，净初级生产量=总初级生产量-呼吸消耗 总初级生产量＝呼吸消耗 + 分解者分解 + 流入下一营养级 +未利用（生物量 + 土壤腐殖质+ 化石燃料） 说明2：“未利用”的能量除了部分最终形成化石燃料之外，其余部分仅仅是暂时未利用，最终也将以呼吸消耗或者流入下一营养级又或者被分解者分解。 农作物 分解 呼吸 未利用 太阳能 下一营养级 生物量：净生产量在某一调查时刻前的积累量 模型深入解读 模型变式：某一营养级的能量变化 下图表示能量流经该生态系统第某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值。 某一营养级摄入能量 散失 散失 粪便 呼吸作用散失的能量 同化能量 流向分解者的能量 用于生长发育和繁殖等能量 下一营养级摄入的能量 b c d e f g a 粪便 模型转换：“赛达伯格湖能量的定量分析” 思考3：流经该系统的总能量？第一营养级到第二营养级的能量传递效率？ 111.0 13.5% 模型的